本發(fā)明屬于混凝土應(yīng)力應(yīng)變測試領(lǐng)域，涉及一種用于混凝土應(yīng)力測試的電阻應(yīng)變計(jì)。

背景技術(shù)：

電阻應(yīng)變計(jì)是利用“電阻-應(yīng)變”效應(yīng)制作而成的敏感元件，它是試驗(yàn)應(yīng)力分析、測量計(jì)量技術(shù)、自動(dòng)檢測和控制技術(shù)以及傳感器的關(guān)鍵部件，在諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

隨著應(yīng)變電測技術(shù)和應(yīng)變式傳感器制造技術(shù)的發(fā)展，電阻應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)形式已發(fā)展成多種多樣。一般地，分為單軸電阻應(yīng)變計(jì)、多軸電阻應(yīng)變計(jì)和復(fù)合式電阻應(yīng)變計(jì)。

應(yīng)變計(jì)用途非常廣泛，而測量混凝土應(yīng)力是其重要的應(yīng)用方面之一?；炷劣捎谄湓牧蟻碓磸V，制備工藝簡單，與鋼筋有較好的粘結(jié)性，抗壓強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)成為土木工程中應(yīng)用最為廣泛的建筑材料。同時(shí)，由于其抗拉性能差，收縮大等缺點(diǎn)，在進(jìn)行現(xiàn)澆混凝土的研究及質(zhì)量控制中常常需要測試混凝土的收縮或膨脹應(yīng)變，同時(shí)需要測試混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度、變形和受力狀況，也需要對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)在線健康監(jiān)測。

目前測試混凝土應(yīng)力的方法有兩種：第一種方法是等到混凝土成型，達(dá)到一定強(qiáng)度后，在混凝土表面粘貼應(yīng)變片進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變測試。由于混凝土表面比較粗糙、應(yīng)變計(jì)粘貼后不可靠，應(yīng)變測量精度低，同時(shí)此方法不能測試混凝土在塑性期混凝土內(nèi)部的應(yīng)變。第二種方法是采用在構(gòu)件內(nèi)部預(yù)埋應(yīng)變計(jì)的方式，這種方式，可以使電阻應(yīng)變計(jì)和混凝土充分接觸，因此可以測量混凝土凝固過程中的應(yīng)力變化情況。

目前預(yù)埋式混凝土電阻應(yīng)變計(jì)大都采用混凝土澆筑、高分子材料澆筑，這些外殼能夠很好地起到保護(hù)應(yīng)變計(jì)，也能傳遞應(yīng)變，但由于加工過程中易出現(xiàn)澆筑應(yīng)力、材料不均勻等問題，傳感器性能一致性差，可靠性不好，測量精度低，在實(shí)際應(yīng)用中無法批量應(yīng)用，而目前金屬封裝的振弦式應(yīng)變計(jì)得到大批量應(yīng)用，但振弦式應(yīng)變計(jì)存在測試精度差，漂移大，溫度性能差等問題，在工程應(yīng)用中也存在諸多問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于為了克服上述不足，提供了一種用于混凝土應(yīng)力測試的電阻應(yīng)變計(jì)，能夠長期、可靠、有效地進(jìn)行混凝土應(yīng)力測量。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明包括兩層彈性體，兩層彈性體中間夾有應(yīng)變計(jì)；

所述應(yīng)變計(jì)包括應(yīng)變計(jì)基底，應(yīng)變計(jì)基底上具有應(yīng)變計(jì)敏感柵，應(yīng)變計(jì)敏感柵與應(yīng)變計(jì)焊盤相連，應(yīng)變計(jì)敏感柵兩側(cè)設(shè)置有為應(yīng)變計(jì)邊柵；

其中一個(gè)彈性體上包括用于固定應(yīng)變計(jì)敏感柵的彈性體貼片區(qū)域，以及用于固定應(yīng)變計(jì)焊盤的應(yīng)變計(jì)焊盤安裝區(qū)域，應(yīng)變計(jì)焊盤安裝區(qū)域一側(cè)設(shè)置有連接應(yīng)變計(jì)焊盤安裝區(qū)域與彈性體外部的導(dǎo)線放置區(qū)域。

所述應(yīng)變計(jì)敏感柵的長度為50～100mm，材料為康銅合金，電阻值為120Ω或350Ω。

所述應(yīng)變計(jì)基底材料為聚酰亞胺、聚醚醚酮或改性酚醛。

所述彈性體的材料為改性PET或PEEK或PPS。

所述兩層彈性體的厚度均為3～8mm，寬度為10～20mm，長度為100～200mm，彈性體上開設(shè)有用于固定的通孔。

所述彈性體的表面，采用滾花處理。

所述彈應(yīng)變計(jì)焊盤安裝區(qū)域包括結(jié)構(gòu)為斜面的應(yīng)變計(jì)焊盤粘貼面。

所述應(yīng)變計(jì)通過高溫環(huán)氧貼片膠固定在彈性體上。

所述應(yīng)變計(jì)焊盤上連接有引線，引線從導(dǎo)線放置區(qū)域?qū)С?，引線采用三線制引線。

所述兩層彈性體間填充有硅膠。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所采用的彈性體在加工時(shí)，內(nèi)部應(yīng)力得到釋放，同時(shí)采用彈性模量與混凝土適合的特種工程塑料作為彈性體，因此傳感器性能一致性好，可靠性高，測量精度高；電阻應(yīng)變計(jì)溫度補(bǔ)償系數(shù)與彈性體相互匹配，同時(shí)也具有測試精度高，漂移小，溫度性能好的特點(diǎn)。本發(fā)明通過拉力試驗(yàn)機(jī)標(biāo)定和埋入混凝土拉伸壓縮試驗(yàn)測試，本發(fā)明的應(yīng)變計(jì)可以實(shí)現(xiàn)長周期、可靠測試，測量精度可達(dá)0.5％。

進(jìn)一步的，本發(fā)明彈性體的表面采用滾花處理，能夠增大彈性體與混凝土的緊密性，提高應(yīng)力傳遞響應(yīng)。

進(jìn)一步的，本發(fā)明應(yīng)變計(jì)焊盤安裝區(qū)域?yàn)樾泵娼Y(jié)構(gòu)，有利于應(yīng)變計(jì)的粘貼和防護(hù)。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的引線采用三線制引線，信號(hào)傳遞更準(zhǔn)確。

附圖說明

圖1為本發(fā)明彈性體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明應(yīng)變計(jì)焊盤粘貼面的示意圖；

圖3為本發(fā)明應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1、彈性體貼片區(qū)域；2、應(yīng)變計(jì)焊盤安裝區(qū)域；3、導(dǎo)線放置區(qū)域；4、應(yīng)變計(jì)焊盤粘貼面；5、應(yīng)變計(jì)基底；6、應(yīng)變計(jì)敏感柵；7、應(yīng)變計(jì)邊柵；8、應(yīng)變計(jì)焊盤。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

參見圖1、圖2和圖3，本發(fā)明包括兩層彈性體，兩層彈性體中間夾有應(yīng)變計(jì)；應(yīng)變計(jì)包括應(yīng)變計(jì)基底5，應(yīng)變計(jì)基底5上具有應(yīng)變計(jì)敏感柵6，應(yīng)變計(jì)敏感柵6與應(yīng)變計(jì)焊盤8連接，應(yīng)變計(jì)敏感柵6兩側(cè)為應(yīng)變計(jì)邊柵7；其中一個(gè)彈性體包括用于固定應(yīng)變計(jì)敏感柵6的彈性體貼片區(qū)域1，以及用于固定應(yīng)變計(jì)焊盤8的應(yīng)變計(jì)焊盤安裝區(qū)域2，應(yīng)變計(jì)焊盤安裝區(qū)域2一側(cè)設(shè)置有連接應(yīng)變計(jì)焊盤安裝區(qū)域2與彈性體外部的導(dǎo)線放置區(qū)域3，應(yīng)變計(jì)焊盤安裝區(qū)域2為斜面結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，應(yīng)變計(jì)焊盤安裝區(qū)域2包括應(yīng)變計(jì)焊盤粘貼面4，為斜面結(jié)構(gòu)。

混凝土在發(fā)生變形的過程中，受力范圍較大，因此應(yīng)變計(jì)采用大標(biāo)距、單軸式結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)測量的需要，進(jìn)行單一方向或多方向的測量

在應(yīng)變計(jì)的選擇上，應(yīng)變計(jì)敏感柵6的材料為康銅合金，通過熱處理工藝匹配彈性體線脹系數(shù)，消除溫度漂移。應(yīng)變計(jì)敏感柵6長度約50～100mm，電阻值采用常規(guī)的120Ω或350Ω標(biāo)準(zhǔn)阻值。應(yīng)變計(jì)基底5的材料和密封材料選用聚酰亞胺、聚醚醚酮、改性酚醛，具有優(yōu)良的機(jī)械性能，同時(shí)抗?jié)駸帷⒛透g。

為增大測試量程，選用彈性模量與混凝土適合的特種工程塑料作為彈性體，此工程材料的主要成分是PET或PEEK或PPS，但這些材料只能保證良好的抗?jié)裥?，并不能保證具有良好的彈性，因此需要對(duì)材料進(jìn)行改性。改性后的材料，具有良好的彈性和剛性，致密度也得到提高，避免了常規(guī)埋入式應(yīng)變計(jì)出現(xiàn)的澆筑應(yīng)力、材料不均勻等問題。

在彈性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，通過計(jì)算，確定應(yīng)變計(jì)貼片區(qū)域和貼片面積。本發(fā)明采用的彈性體采用兩層彈性體結(jié)構(gòu)，上下兩層的厚度均為相同3～8mm，寬度約10～20mm，長度約100～200mm，在彈性體長度方向一端距離端面約10mm處，打一個(gè)通孔，用于應(yīng)變計(jì)定位，在另外一端開一個(gè)斜槽，用于應(yīng)變計(jì)導(dǎo)線引出和固定。

應(yīng)變計(jì)介于兩個(gè)彈性體之間，但應(yīng)變計(jì)只粘貼在一個(gè)彈性體上，應(yīng)變計(jì)的貼片膠水，采用高溫環(huán)氧貼片膠。貼片后，應(yīng)變計(jì)焊盤上需焊接引線，考慮到長距離傳輸，為提高精度采用三線制引線，準(zhǔn)確地傳遞應(yīng)力應(yīng)變；同時(shí)采用環(huán)氧或酚醛結(jié)構(gòu)膠將另一個(gè)彈性體與粘貼有大標(biāo)距應(yīng)變計(jì)的彈性體粘貼為一體，兩個(gè)彈性體中間留有一定空隙，但兩個(gè)彈性體之間粘貼精密，防止混凝土中的水分、腐蝕性物質(zhì)破壞應(yīng)變計(jì)。

然后將導(dǎo)線固定，用模具固定彈性體和導(dǎo)線，灌封硅膠，固化后在導(dǎo)線與彈性體連接處，形成5～10mm長度的緩沖硅膠，利于導(dǎo)線保護(hù)。引線采用一片三線的接線方法，能夠提高精度，更加準(zhǔn)確地傳遞信號(hào)。封裝完畢后，需對(duì)彈性體表面做滾花處理，這樣在實(shí)際使用時(shí)，可以增大彈性體與混凝土的緊密性，提高應(yīng)力傳遞效應(yīng)。

經(jīng)過上述環(huán)節(jié)、工藝，最終形成埋入式混凝土應(yīng)力測試的電阻應(yīng)變計(jì)。

通過拉力試驗(yàn)機(jī)標(biāo)定和埋入混凝土拉伸壓縮試驗(yàn)測試，本發(fā)明所述應(yīng)變計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)長周期可靠測試，測量精度可達(dá)0.5％。